光缆的抗张构件和其制造方法以及采用抗张构件的光缆的制作方法

专利名称：光缆的抗张构件和其制造方法以及采用抗张构件的光缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种给予光缆以预定的光缆强度的抗张构件，和以这种抗张构件作为组件的光缆，以及制造这种抗张构件的方法。
在附

图1中示出了一个典型地迄今为止现有技术中使用的光缆的横截面结构实例。该结构包括一个沿其轴向定位的抗张构件1，一个施加在抗张构件1周边上的第一涂层2，多个分别恰好插在数个相同的沟槽3中的光纤束4，这些沟槽形成在线性地平行于轴，或以轴为中心呈螺线形的第一涂层2周边上的数个相同的区域，还包括一个包围这些区域和第一涂层2的周边表面的第二涂层5。并且该抗张构件1由纤维增强塑料棒制成，其中增强纤维主要由玻璃组成，而第一和第二涂层2和5由塑料材料制成。
另外，为了使这样一种普通结构的光缆具有预定的光缆强度，必然使用一种预先选定厚度的抗张构件制作，并且要求此抗张构件1和第一涂层2坚固地粘合在一起。这就需要现有技术光缆中的抗张构件1，首先具有用粘合剂或粘附层6涂覆的光滑的表面，以确保抗张构件1和第一涂层2能以一预定的结合强度结合。
然而，这种类型的抗张构件必须预先涂覆粘合剂或粘附层6，由此在其上施加额外的材料，并花费一个涂覆设备以便达到其所希望的目的，因此，这就限制了制造过程中的总成本的降低。
为了解决这一不便利之处，并确保抗张构件1和第一涂层2之间的接合能有足够的结合强度，迄今还提出了一种设计，如日本待审实用新型公开NO.59-48509和日本待审实用新型公开NO.63-73710或日本审定实用新型公开NO平03-26570，在这些公开物中，抗张构件的周边以一给定的间隔，间歇地或连续地形成多个凹陷或突起，以使得通过直接向抗张构件的周边施加第一涂覆层，来增强这两个组件之间的结合强度。
另外，日本待审专利公开NO平01-166012中提出了一种光缆的刻槽隔离物，隔离物在如上述的现有技术的光缆结构中，作为对抗张构件涂覆合成树脂的第一和第二涂覆层，该文献还公开了上述第一合成树脂涂覆层在低温下的形状，该形状造成在其周围表面形成的凹陷和突起面。该文献还披露了希望合成树脂材料，在构成上述第一合成树脂涂覆层的同时具有粘附特性，以使其能够与抗张构件牢固地结合。
应当注意，在日本待审实用新型NO.59-48509中公开的抗张构件，和上述日本实用新型公开物中公开的抗张构件，都是由金属线组成，并且都在其周边表面上简单地形成凹陷和突起，而设计凹陷和突起仅仅是为了提高该抗张构件，与构成其第一涂覆层的合成树脂材料的粘附性。因此，其效果与现有技术的装置中，使用多股绞合金属线的表面光滑的抗张构件没有实质的区别。另一方面，还可注意到上述日本审定实用新型公开NO.03-26570中提到的，使用纤维增强树脂线的抗张构件与涂覆层能够具有提高的粘附性，并且由于在抗张构件的周边方向上，形成有多条平行其纵向延伸的凹陷或突起条纹这一事实，而同时具有防止涂层扭曲变形的优点，涂层扭曲由于当每个涂覆有涂层的光缆扭合在一起时产生的扭转力矩造成的。
然而，如果采用上述的任何一种抗张构件，则需要注意因为凹陷的深度或突起的高度非常大，并因为相邻的凹陷或突起间隔很大而不能忽略，则可能导致形状畸变，由于支撑光纤束的合成树脂涂覆层表面下沉等原因，导致一种对光缆的光学特性产生抑制性的影响。然后，将会对通讯功能带来各种影响，其结果是需要有大量的时间花在对这些功能的调节和维持上。甚至除了废除这样制造的光缆以外别无其他选择。
另一方面应当注意，在上述日本待审专利NO平01-166012中公开的用于光缆的刻槽隔离物，说明是以镀锌的钢线作为构成抗张构件的扩展体，同时还提出了一种配置，当抗张构件的周边连续涂覆由合成树脂构成的第一和第二涂层，以制成上述刻槽的隔离物时，由于在低于正常温度下形成第一层而造成的熔化断裂，将在其周边形成带有凹陷或突起面的第一涂层。
然而我们发现，由于熔化断裂造成的凹陷或突起面的尺寸，使其达到如同光缆刻槽隔离物对光缆的功能不产生任何影响，并且不导致滑动是很困难的。同时，如前所述，扩展体由金属线构成，则应注意需要在周边部分设置各种条件而不是对一种条件进行严格的设置。因此，这将导致制造成本的增加。
另外，如果采用光纤增强树脂构成上述的扩展体，则应注意为了使产生的凹陷或突起在尺寸上不影响光缆的功能，将不足以在形成第一涂层时的低温下设置温度条件。为了达到这个目的，除了设置在先公开物中公开的形成条件外，还要设置其他的形成条件，如粘度、树脂的挤压速度等等也是不可忽略的。其结果是进一步大大地增加了制造成本。
本发明解决了现有技术中的这些问题，本发明的特殊目的是，提供一种用于光缆的抗张构件，和包括这种抗张构件的光缆，以及制造这种抗张构件的方法，从而当纤维增强塑料被用于构成抗张构件时，抗张构件和涂层能够紧密地接合在一起，而没有任何粘合剂或粘附层插入其间，因此，这种结合的结构不会反过来影响光缆的功能，还能大大地降低制造成本。
为了达到上述目的，本发明用于光缆的抗张构件包括一根主要由一种纤维增强塑料组成的棒，该棒被涂覆并与涂层结合在一起，适用于支撑光纤，所述抗张构件的基本的构成使得细小的凹陷和细小的突起，可以形成在构件的整个周边，并随意而均匀地分布。
根据上述的结构可以看出，可靠而高产的本发明用于光缆的抗张构件，具有这样的优点，即涂层与抗张构件沿着构件表面结合在一起，表面上随意且均匀地分布着一种细小的凹陷和细小的突起，使得上述涂层可与抗张构件完全地结合在一起，并且不会有因为周边表面遍布的细小凹陷和细小突起带来的摩擦力，而造成涂层从构件上脱落的危险。因此，可以看到，施于上述涂层的扩张力将不影响传递到抗张构件。另外，如果抗张构件由与周边表面相溶的材料制成，则注意到抗张构件可与涂层融合在一起，且以更高的强度结合而不彼此脱落。并且可以看出，由涂层环绕作为芯材的抗张构件支撑的光纤，将能够在光缆中起到提高精度的功能特征，这是基于这样的事实即成型结构不会在成型阶段显露，因为表面凹陷等等易于在上述形成的涂层表面上产生。
上述结构最好具有这样的特征，即形成在光缆抗张构件周边上的凹陷和突起，包括一个弯曲的痕迹，该痕迹的呈现是把表面具有细小突起和凹陷的带状物弯曲在上述棒上，之后再从其上取走的结果。另外，根据本发明的另一个实施例，形成在上述周边上的凹陷或突起，包括由一种可发泡树脂的模层中的空气泡产生，该树脂被加到涂覆在棒表面的合成树脂中，或由在成型阶段直接涂覆到周边上的模层的空气泡产生，或由在成型时与上述涂层相溶的树脂材料粘附在棒的周围表面形成，而涂层是被用来支撑通过按压而成束的光纤。并且在此例中，上述与用于支撑光纤的涂层相溶的树脂材料，可包括由热塑树脂组成的的纤维结构体，纤维结构体主要包括一个由纤维线体或一种纺织或无纺纤维的纤维布构成的结构体。另外，在上述的一些例子中，树脂材料可由粒状树脂球组成。此外，可把包括一个短纤维网或无纺纤维的树脂结构体，粘附在被热固树脂浸泡的光纤束的整个周边表面，因此当树脂结构体暴露在棒的表面时，能够提供这种凹陷和突起。还应注意，棒在形成阶段可在其周围表面分散地形成一些细小的材料，而这些细小的材料与用于支撑上述光纤的涂层相溶。
再者，按照本发明的光缆，包括一种构成光缆的抗张构件的芯材，它由一个主要由纤维增强塑料制成的棒构成，在其周边形成一些细小的凹陷和突起，并涂覆和结合一种涂层材料，该涂层材料由合成树脂制成，并适于支撑光纤。
另外，按照本发明的第一种方法，提供了一种制作光缆的抗张构件的方法，在该方法中，抗张构件由一个主要由纤维增强塑料制成的、并被涂覆和接合涂层的棒构成，该涂层适于支撑光纤，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；在已被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面上，环绕任意地且均匀地分布着细小凹陷和突起的带状物；加热并热固化上述已被带状物环绕的纤维束；和从已被热固化的纤维束的表面拆去上述带状物，并且其中，通过连续重复上述步骤，在上述棒的整个周边表面任意且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
按照本发明，还提供了一种制作光缆的抗张构件的第二种方法，在该方法中，抗张构件由一个主要由纤维增强塑料制成的、并被涂覆和接合涂层的棒构成，该涂层适于支撑光纤，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；在已被热固树脂浸泡的纤维束的整个周边表面上，任意且均匀地分布和连附细小的材料，这些材料与用于支撑光纤的涂层相溶；和加热并热固化上述可热固的树脂，这些树脂已被浸入到光纤束的整个周边表面，在该表面上连附着细小的材料，并且其中，通过连续重复上述步骤，在上述棒的整个周边表面任意且均匀地分布产生细小的凹陷或突起。
在这方面应注意，上述细小的材料可包括一种由无纺纤维、纺织纤维或类似物构成的，被连附在纤维束整个周边表面上的纤维结构体。另外，上述细小的材料可包括一种细腻或纺织的，足以在棒的周边形成细小的凹陷和突起的热塑合成纤维材料，或包括一种其颗粒尺寸，足以在棒的周边上形成细小的凹陷和突起的粉末。
按照本发明在第三种方法，提供了一种制作光缆的抗张构件的方法，在该方法中，抗张构件由一个主要由纤维增强塑料制成的、并被涂覆和接合涂层的棒构成，其中涂层适于支撑光纤，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；将纤维结构体连附到已被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面；加热并热固化上述的纤维束，所述纤维结构体已连附到纤维束，并且其中，通过连续重复上述步骤，在上述棒的整个周边表面上任意且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
在这方面应注意，上述的纤维结构体包括一种短纤维网或无纺纤维，可连附到已被热固树脂浸泡的纤维束的整个周边表面。
除了以上所述的第一至第三种方法，本发明还提供了第四种方法，一种制作光缆的抗张构件的方法，在该方法中，抗张构件由一个主要由纤维增强塑料制成的、并被涂覆和接合涂层的棒构成，其中涂层适于支撑光纤，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；加热并热固化上述可热固的树脂，这些树脂已被浸入纤维束中；涂覆纤维束的周围表面，这些纤维束已被包含热塑可发泡树脂的可热固化树脂热固，而其中的热塑可发泡树脂可溶于用于支撑上述光纤的涂覆层；和在加热和热固上述被涂覆的热固树脂的同时使可发泡树脂发泡，并且其中，通过使可发泡树脂发泡，在上述棒的整个周边表面上任意且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
本发明还提供了第五种方法，一种制作光缆的抗张构件的方法，在该方法中，抗张构件由一个主要由纤维增强塑料制成的、并被涂覆和接合涂层的棒构成，其中涂层适于支撑光纤，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；
加热并热固化上述可热固的树脂，这些树脂已被浸入纤维束中；涂覆纤维束的周边表面，这些纤维束已用可热固化树脂热固；加热和热固化上述涂覆的构成涂层的热固树脂，和利用机械的方法形成带有细小凹陷和突起的热固树脂，并且其中，通过采用上述的机械方法，在上述棒的整个周边表面任意且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
通过下列联系本发明实施例的详细描述和附图，对本发明将有更好的理解。在这些方案中，应注意到示于附图中的实施例并非限定本发明，而是为了便于解释和理解本发明。
附图中图1是现有技术中光缆的局部透视图；图2是本发明光缆实施例的局部透视图；图3是构成本发明一特定实施例的光缆抗张构件形成方法的步骤示意图；图4A，4B和4C分别为本发明中不同构形的抗张构件的正视图；图5A是沿图4B中VA-VA线截取的截面放大图；图5B是沿图4C中VB-VB线截取的截面放大图；图6A是本发明在抗张构件的表面上形成凹陷和突起的方法的另一实施例的示意图；图6B是沿图6A中VIB-VIB线截取的截面放大图；图7是本发明在抗张构件的表面上形成凹陷和突起的方法的另一实施例的示意图；图8是本发明纤维纺织带缠绕在抗张构件表面的两层型抗张构件的透视图；图9是本发明中热塑树脂以点状形状显露在抗张构件表面的另一两层型抗张构件的透视图；图10是本发明中形成两层型抗张构件的方法的步骤示意图；图11是构成本发明实施例的、在抗张构件表面上提供凹陷和突起的凹陷和突起成形机械的结构示意图；图12是另一构成本发明实施例的、在抗张构件表面上提供凹陷和突起的凹陷和突起成形机械的结构示意图13是图11和图12所示机械装置的状态示意图。
以下将对本发明用于光缆的抗张构件和采用抗张构件的光缆以及制造抗张构件的方法的实施例进行描述。
现在，将参考附图对本发明的一个实施例给出具体的解释。在此应注意到，本发明的这些特定实施例中，用于图1中的相同的标号表示相同的结构组件，这些结构组件实质上与现有技术中光缆相一致。另外，在图2和图4所示的抗张构件结构图中，为便于理解，通过将带状物环绕其上而形成的带宽的绕痕示为相当深度的带的扩展，应注意到绕痕的实际宽度不会反过来影响其构成的光缆的功能特性。
图2是本发明光缆的一实施例结构示意图。穿过第一涂层2的轴的抗张构件10在其外部和周边表面形成一个螺线形槽11，在槽的底表面有细小的凹陷和突起图型。并且，上述第一涂层2与抗张构件10通过直接模塑制作为一体，在它们之间没有任何粘合剂或粘附层。它们在轴向上的接合由螺线形槽11的摩擦力而加强，从槽11的槽底端上有呈舌形的刻槽面。
上述的抗张构件10由纤维增强塑料(以下称作“FRP”)制作，形成在其外部周边表面上的螺线形槽11代表一个带痕，该带痕是在形成抗张构件10的同时，当把带缠绕在由上述未固化纤维增加塑料构成的成型棒上时制成的，而带是由纺织纤维、无纺纤维或类似物构成，在其底表面上有细小凹陷和突起。并且，上述形成在表示带痕的槽11底端表面的细小凹陷和突起，正是表示来自上述纺织和无纺纤维的纤维和纺织纤维纹。另外，上述带痕、纺织纤维纹等是通过把带缠绕在成型棒上、再把该缠绕的棒穿过预定形状模具，使其加热固化，同时按压其圆周表面，之后从成型的棒上剥去带而形成的。
图3表示上述抗张构件10的形成过程实例。在第一步中，将许多根增强纤维14(如由The Asahi Fiber Glass Co.Ltd在其T-30穿孔拉架装置生产的玻璃纤维)进行排列，并根据棒缠绕装置12的驱动作用，在一预定的张力下从穿孔拉架13中对准拉出。此时，将从转矩限制器(未标出)对上述增强纤维14施加约10-40kg的张力。这些增强纤维14的每一根都可以是非碱性电绝缘玻璃纤维，或者是无机或有机纤维，如碳纤维，芳族聚酰胺纤维等。
然后，将上述对准并拉出的增强纤维14，浸没在如树脂容器15中的未饱和聚酯树脂(如Komatsu Plastics Industry Co.Ltd生产的KPR)里，再把得到的纤维放在挤压组件16中进行挤压。之后，把挤压过的纤维捆绑成的纤维束17浸没在未固化的基质树脂中，所述纤维束形成棒状。随后，在带缠绕装置18中把带19螺线形地缠绕在纤维束17上。上述的基质树脂可以不是上述的未饱和聚酯树脂，而是热固树脂，如环氧树脂或酚醛树脂，或热塑树脂，如尼龙或聚酯。
带缠绕装置18中的带19的缠绕，是通过将带19相对纤维束17成角度地送进来执行，设置该送进角度与缠绕在纤维束17上的角度一致。如果这两个角度彼此不同，则产生缠绕螺距的偏差，此偏差反过来又会导致被缠绕带19的变形。其最后结果就是导致制成品的非正常性能和连续可成形性变坏。
将已缠绕了带19的纤维束17在加热固化装置20中加热固化后，螺线形地缠绕在纤维束17周边表面上的带19将从纤维束上剥离，并缠绕到卷带装置21上。与此同时，剥离了带19的成形的棒将以一给定的速率连续送进到棒接收装置12中。可以看出采用这种方式，将获得如图4A中所示成品的FRT棒或抗张构件10，在其上有一个螺线形的槽，槽的底表面有细小的凹陷和突起。
上述形成在槽11的底表面的细小凹陷和突起图案可以以这种方式获得，即当包括纤维结构体，如带有由显露在其表面上的纤维图案构成的细小凹陷和突起的纺织或无纺纤维的带19，被缠绕到上述已被热固树脂浸泡的纤维束上时，施加到上述带上的压力，使得带材料上的一致的纤维图案复制到槽的底端表面。因此，根据组成带19的线或纤维的厚度和质地，可以看出，上述细小凹陷和突起的面积和高度比可以很容易地调节。在这方面应注意，上述带19可以不是纺织或无纺纤维，而是合成树脂薄膜，其至少在一个侧表面上形成与上述一致的细小凹陷和突起。这种由聚四氯乙烯或其它任何合成树脂材料构成的薄膜是很理想的，它不会被如前所述的基质树脂浸湿。如果是这样的组成，则可以看出这种薄膜可以重复利用多次。
同时，在上述提供单个螺线形槽11的实施例中，还应注意到，通过用一对彼此功能互相相对的装置形成绕带装置18和卷带装置21，因此一对带分别可以一预定的交角相交，还可以提供另一种方案，其中，可以在如图4B所示的成型棒的周边形成一对相交的螺旋形槽11。
另外，当形成在抗张构件10周边上的凹陷和突起以一给定的间隔呈螺线环的形状形成时，还应注意到，通过在成形的棒上无间隔的绕带19，或通过用带19在棒的纵向上将棒的整个周面封闭，还可提供另一种方案，其中，可以在如图4C所示的抗张构件10的整个周面上，任意地且均匀地分布这些细小的凹陷和突起。此外，整个表面布满细小凹陷和突起的棒，因此而成型为如前述的带有一条或多条螺线槽。总而言之，其实质在于这样的凹陷和突起图案。使得可以确保抗张构件10和涂层2之间的粘附性，并且二者之间在其轴向不会发生偏差，允许采用达到该目的任何凹陷和突起的图案。
在抗张构件10的整个周边上设置细小凹陷和突起的方法，而不用上述实施例提出的那种，还可以利用下面提出的任意一种。在如图6A和6B所示的例子中，使用一对均由一种宽度是周长一半的纤维材料构成的带19a和19b，沿纤维束17的直径方向将其从两侧缠绕，然后，将已被缠绕纤维束的周边的每一半在加热固化装置20中加热并热固化。之后，将带19a和19b从纤维束上剥离，产生一个暴露的纤维束10，由于处理后的带材料的纤维的突起和凹陷复制的结果，在此纤维上形成细小的凹陷和突起。另外，如果可能，还可提供一种变换的方案，其中，每个上述带的宽度将设定成与纤维束17的周长一致，并同时缠绕纤维束17的整个周边。在这种情况下，进行了加热和热固化步骤之后，将处理过的带剥去。因此，可以看到本发明中的缠绕和接收作业分别起着重大作用另外，为了使上述的带能够重复的用于提供上述凹陷和突起，可以按图7所示的方案，其中沿着纤维束17通过的路径不断地上下起伏地设置一对带19a和19b，并且，带19a和19b中的每一个，将在加热模具元件20的上游和下游两侧之间，利用驱动装置旋转地驱动。在这种情况下，上述一对带19a和19b中的一个，可以在与之接触的纤维束17的面上产生足够的细小突起和凹陷，为了能够重复使用这些带，最好由不会被基质树脂浸湿的材料制成。另外，如果必须保证结构的稳定性，则应注意上述的带19a和19b都用形状存储合金作为其组份。
以上述实施例中的方式实施本发明时，应注意，为了在直径为3.5mm的抗张构件10的周边留下细小的凹陷和突起，带19，19a，19b应有0.1mm的厚度和13mm的宽度。在剥去带19，19a，19b之后，在抗张构件10的周边形成细小的凹陷和突起，其在纵向有1mm的螺距，每个宽度为0.5mm，长度0.5mm，深度为0.05mm。还发现后者的深度代表一个小于现有技术中使用的粘附层的整个厚度。利用这些由于使用此种厚度引起的带痕和纤维质地或纤维本身所产生的细小突起和凹陷，可发现成形棒可以用作上述的抗张构件，不会发生诸如表面陷落之类的形变，而这种形变在涂层的成形阶段通常是很容易发生的，另外，这种抗张构件在组成光缆后不会削弱光纤的特性，并不会产生轴向的偏移，它还具有增强抗张构件10和涂层之间粘结强度的优点。另外，它还使组成的光缆具有结构小巧的优点。
在抗张构件10上形成细小凹陷和突起的方法，除了缠绕和剥离一条或数条带之外，也还可以包括下列提出的几种方法。一种方法是这样的将纤维带环绕在纤维束17的表面，而这些纤维带有如由一组短纤维制成的银带或多根纤丝制成的粗纱，它们由热塑树脂组成，纤维束17在上述加热固化装置20中进行热固化之前，浸泡在未定形的热固的基质树脂中，之后，在那儿被模压加热。加热固化装置20的加热温度控制在这样的温度范围，即浸泡纤维束17的热固基质树脂可以固化，而缠绕在纤维束17上的热塑纤维或纤丝却不会熔化。这种方法将会导致由二维纤维组22构成的热塑树脂部分暴露，并在抗张构件10的周边形成为一体，如图8所示。
将如上形成的抗张构件10加热到某一温度，在这种温度下，由暴露在其上的热塑树脂(即纤维组22)形成的细小凹陷和突起进入熔化状态，然后再涂覆一涂层2，形成一个用于支撑光纤或纤维的支撑元件。由于这种结构，抗张构件10和涂层2将通过热固树脂牢固地结合在一起。在这样的情况下，为了制成上述的纤维组，选择一种可与光纤薄膜的涂层2相溶的(即可熔的)材料。
为将由纤维热塑带制成的纤维组22缠绕到用基质树脂浸泡的纤维束17上，可以通过喷溅或类似的方法，在纤维束17的周边附着大量与涂层2相溶的(即可熔的)由热塑树脂构成的粉粒，粉粒的尺寸，使其能足以在已形成的抗张构件10的周边构成细小的凹陷和突起。另外应注意，上述被基质树脂浸泡的、并在其上绕有无纺纤维或玻璃纤维的纤维束17可被加热及热定形。在此阶段未固化的纤维束17将浸泡在少量的基质树脂中。因此，在已缠绕无纺纤维或类似物的纤维束17上，可以看到当基质树脂固化时，无纺纤维或类似物将粘结在纤维束17的周边上，但此基质树脂不会渗出到无纺纤维或类似物的表面。因此，接下来已被加热并热成形的抗张构件10的周边表面，将被覆盖以无纺纤维或玻璃纤维网，并具有上述的无纺纤维或类似物形成的细小凹陷和突起，借助于这些凹陷和突起，抗张构件10和光缆的涂层2将牢固地结合在一起。
结合上述的情况应注意，在抗张构件10的周边部分地暴露热塑树脂的方法，可把由热塑树脂制成的粉粒掺合到上述的树脂容器15内的基质树脂中。
在这种情况下，应注意，用基质树脂浸泡的纤维束17，将在加热的模具装置20中加热和热成形，并且也是在此例中，加热和成形温度设定到使热塑树脂不会熔化的温度。以这种方式形成的抗张构件10，具有以点状结构23暴露的热塑树脂，如图9所示，并且当上述涂层2形成时，热塑树脂点23将熔化，以便在抗张构件10和涂层2之间的凹陷和突起中，起到粘结剂或结合物的作用。(a)使用发泡树脂这种方法是这样的对已由热固基质树脂浸泡的纤维束17加热和热固化之后，再在挤压型树脂涂覆机械中涂覆以热固树脂时，把可发泡树脂掺和到此涂层树脂中，得到的树脂将在其固化时，由于发泡树脂的发泡而在其表面形成细小的凹陷和突起。图10表示这种形成过程的例子。其中，已被加热和热成形的抗张构件10，将在树脂涂覆机械31中表面被涂覆以掺和了可发泡树脂的热固树脂，之后再在后面的热固化模具装置32中热固。在此例中，上述的涂层热固树脂具有这样的组成100份的Ripoxy R804作为主要材料(由Showa Highpolymer Co.Ltd.注册制造)，2份的固化剂TBPO，其中还添加了10份的发泡剂Vinyhor(由Eiwa Chelmcal Industries Co.Ltd注册制造)。然后发现，从后面的热固化模具装置32中出来的抗张构件10的周边表面上，有任意而均匀分布的细小凹陷和突起形成，其中每一个的直径大约为0.01～0.2mm。(b)利用机械加工方法这种方法是这样的对已由热固基质树脂浸泡的纤维束17加热和热固化之后，把已在挤压型树脂涂覆机械32中热固的树脂，涂覆到纤维束17的周边表面，然后，通过机械装置在涂层的表面形成凹陷和突起。所得到的涂层应有一个适当的厚度，大致范围为0.2～0.5mm，该涂层对最后形成的光缆的强度没有作用。上述机械装置可以是能够切割涂层表面的任何一种机械装置，例如，可以是车床，滚花机床，喷水机，激光器等等。还可以通过一种喷头机械喷射研磨的颗粒来提供细小的凹陷和突起。
另外应注意，还可通过压电制动器在涂层的周边表面形成凹陷和突起。下面将解释利用压电制动器在涂层的表面形成凹陷和突起的方法。首先，可看出用于上述方法中凹陷和突起的形成机械A的结构如图11所示。形成凹陷和突起的如图所示的机械A应用旋杆型位移延伸机构，并包括一个机体24，一个与上述机体24耦合，从而使其能够绕支点24a微小旋转的杆件25，一个插在杆件25和机体24一侧之间的叠层型压电制动器26，当对杆件25和针状体27施加电激励时产生旋转力，针状体27从杆件25另一端朝向上述旋转方向伸出。
由此可以看出，上述的杆件25作为一个位移延伸机构。假设从支点24a到压电制动器24的应用点的距离是a，从支点14a到针状体27的距离是b，则可采用一个关系式，如a∶b＝1∶25，这意味着如果上述压电制动器26移动10μm，则针状体27将移动大约0.25mm。在此应注意，针状体27的顶尖部直径设计为0.2mm。
另一方面，图12示出了一种螺旋制动器型的凹陷和突起形成机械B，它有这样的结构，其中叠层型压电制动器26，通过一个带针状体27基座的磁舌29，安设在一个支撑体上，针状体27连接在弹簧28的顶端部，而弹簧28牢靠地固定在上述构件24的一端。在这种结构的机械中，当压电制动器26被电激励时，针状体27的设计使其移动大约为0.25mm。
如图13所示，在管状体30的周边上，布置多个如上所述的凹陷和突起形成机械A或B，通过其可以无间隙的穿过上述两层型抗张构件10，排成一排的A或B沿着螺线形的路径被支撑，每个针状体27面对着形成在管状体30上的相应的孔，以这种方式，使得每个针状体27的尖部实际上可与管状体30的内周边表面吻合。如果在直径为3.5mm的抗张构件10上，形成彼此相隔0.2mm、深度为0.2mm的凹陷和突起，将可看到这些凹陷和突起形成机械A或B，在环绕抗张构件10的管状体30的外周边上需要互相间隔0.2mm，但是在如此狭小的间隔中安排形成机械是很困难的，因为每个凹陷和突起形成机械A或B的机体24远大于每个针状体27。然而，因为凹陷和突起形成机械A或B是沿螺线环形的路径布置在管状体30上，如上所述，所以可以看到它们可以一给定的窄小间隔设置在其上。另外，为了很好地形成凹陷和突起，由凹陷和突起形成机械在管状体30的给定侧面上造成的撞击，将作用到给定侧面的对面，这不会带来任何问题，因为上述的机械是被设置在这样一个给定的狭小的间隔内。
以下提出一种利用如上述结构的多个凹陷和突起形成机械A或B，来构成凹陷和突起的特例。
以4m/min的速度形成3.5mm直径的抗张构件10后，将形成的构件穿过管状体30。接着，以每秒167次的速率驱动压电制动器26。结果，形成带有细纹痕的穿过管状体30的抗张构件10，每个纹痕的深度为0.2mm，以有序的方式间隔0.2mm。
在这方面应注意，上述的各实施例都是以抗张构件10设置在第一涂层2的中心部位为例，抗张构件10也可以设置在光缆的周边区域，然后用带或类似物连接到光缆上。因此可以理解，本发明的抗张构件一般可用作增强光纤或纤维的高张力强度体。
从上述的说明可以清楚地看到，根据本发明，可以不使用粘合剂或粘接物而把光缆的抗张构件和支撑光纤的涂层牢固地接合起来，形成在抗张构件周边的细小凹陷和突起，反过来又在其形成阶段影响涂层。如果，不仅可确保制成的光缆具有高精度的功能特性，而且还可保证大幅度地降低制作成本，这是因为可以免去在此以前所必需的、在涂层和抗张构件结合过程中施用粘合剂或粘接物的分离步骤。
并且还可以看出，按照本发明，因为形成在光缆抗张构件上形成的细小凹陷和突起，可以有带的绕痕、有在形成阶段产生的空气泡，或者有粘附在抗张构件周边连接成为一体的细小物质，所以凹陷和突起可以高效而无差错的形成。
另外还注意到，按照本发明，凹陷和突起表面的深度，可以很容易地通过适当地选择带的形状来控制。此外，如果带是由很容易从制成涂层的树脂中脱离出来的材料制成，则所述带就可以重复使用。再者，通过在棒的整个周边缠绕带，或将棒沿其轴向用带覆盖，以便用带缠绕棒的一部分或全部，也可看出被覆盖的细小凹陷和突起的所有区域可以很容易地进行调节。
另外，根据本发明的特点，因为抗张构件在其形成阶段，其周边被与涂层相溶或粘附到涂层中从而成为一体，或是通过缠绕而结为一体的材料侵蚀，所以可以看出，采用的抗张构件能使粘合剂或粘接物的溅射步骤免去，并仍能够牢固的与支撑光纤的涂层结合成为一体，而这一步骤是现有技术在制造光缆的过程中，为结合这种抗张构件和涂层在一起所必不可少的。
另外，根据本发明制造抗张构件的方法，可以看出，因为使抗张构件与支撑光纤的涂层牢固并良好结合的功能，可以连续应用在制造这种抗张构件的主要过程中，所以，对适用于支撑光纤的涂覆元件具有强粘合性的抗张构件，可以通过并不复杂的制作过程制造。
在通过对某些实施例对本发明进行描述的同时，不难理解，本领域的技术人员，在不脱离本发明实质和范围下，显而易见可以做出多种变换、删除和增加。因此本发明并不局限于以上的特定实施例，而是包括由所附的权利要求指出的范围和等同物的所有可能的实施例。
权利要求
1.一种用于光缆的抗张构件，其中所述的抗张构件包括一个主要由纤维增强塑料组成的棒，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，其特征在于，在抗张构件的周边表面上形成并分布着一些细小的凹陷和突起。
2.如权利要求1所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起形成在所述周边表面中的螺线形槽的底表面。
3.如权利要求1所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起形成在所述所有的周边表面上。
4.如权利要求1至3中任一所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起包括一个绕痕，该绕痕的出现是在棒成形和成形后把带从棒上取走的阶段中，将表面具有细小突起和凹陷的带缠绕到棒上造成的。
5.如权利要求4所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述带状物由纤维结构组成，如纺织或无纺纤维，或合成树脂薄膜。
6.一种用于光缆的抗张构件，其中的抗张构件包括一个主要由纤维增强塑料组成的棒，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，其特征在于，在棒的形成阶段在其周边表面上分布着一些细小的物质，这些物质与用于支撑所述光纤的涂层相溶。
7.如权利要求6所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的物质包括一种由热塑树脂组成的纤维结构体构成的物质。
8.如权利要求7所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述纤维结构体包括一种由纤维制成的带状元件。
9.如权利要求6所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的物质包括一种由热塑树脂颗粒构成的粉粒。
10.如权利要求1所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起包括由发泡树脂发泡形成，将发泡树脂加到构成涂层的合成树脂中，该涂层在棒的成形阶段施加到棒的周边表面。
11.如权利要求1所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起包括由机械装置形成的凹陷和突起。
12.如权利要求1所述的用于光缆的抗张构件，其特征在于，所述细小的凹陷和突起包括，在被加热成形之前缠绕到棒上，并在其成形时暴露到棒表面上的纤维结构体表面的凹陷和突起。
13.一种包括构成光缆抗张构件并构成棒的芯材的光缆，其中，棒主要由纤维增强塑料制成，在棒的周边有细小的凹陷和突起形成，棒由合成树脂制成的涂覆材料涂覆并接合，而涂覆材料用于支撑光纤。
14.一种制造光缆的抗张构件的方法，其中抗张构件由一个主要由纤维增强塑料组成的棒构成，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；在已被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面上，环绕任意地且均匀地分布着细小凹陷和突起的带状物；加热并热固化所述已被带状物环绕的纤维束；和从已被热固化的纤维束的表面拆去所述带状物，并且其中，通过连续重复所述步骤，在所述棒的外表面任意地且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
15.一种制造光缆的抗张构件的方法，其中抗张构件由一个主要由纤维增强塑料组成的棒构成，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；在已被热固树脂浸泡的纤维束的整个周边表面上，任意地且均匀地分布和连附细小的材料，这些材料与用于支撑光纤的涂层相溶；和加热并热固化所述可热固的树脂，这些树脂已被浸入到光纤束的整个周边表面，在该表面上连附着细小的材料，并且其中，通过连续重复所述步骤，在所述棒的外表面任意地且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
16.如权利要求15所述的制造光缆的抗张构件的方法，其特征在于，所述细小的物质包括纤维结构体，该纤维结构体由纺织或无纺纤维或类似物组成，并连附在纤维束的整个表面。
17.如权利要求16所述的制造光缆的抗张构件的方法，其特征在于，所述纤维结构体包括一个带状物，所述带状物被缠绕在纤维束的周边表面。
18.如权利要求15所述的制造光缆的抗张构件的方法，其特征在于，所述细小的物质包括一种具有一定尺寸的粉粒，该粉粒足以能够在棒的周边表面形成细小的凹陷和突起，而且这些细小的物质被连附在已被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面。
19.一种制造光缆的抗张构件的方法，其中抗张构件由一个主要由纤维增强塑料组成的棒构成，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；将纤维结构体连附到已被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面；和加热并热固化所述的纤维束，所述纤维结构体已连附到纤维束，并且其中，通过连续重复所述步骤，在所述棒的整个周边表面上任意地且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
20.如权利要求19所述的制造光缆的抗张构件的方法，其特征在于，所述细小的凹陷和突起包括，在加热成形之前缠绕到棒上，并在其成形时暴露给棒表面的纤维结构体的表面。
21.如权利要求19所述的制造光缆的抗张构件的方法，其特征在于，所述的纤维结构体包括一个带状物，该带状物缠绕在被热固树脂浸泡的纤维束的周边表面。
22.一种制造光缆的抗张构件的方法，其中抗张构件由一个主要由纤维增强塑料组成的棒构成，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；加热并热固化所述可热固的树脂，这些树脂已被浸入纤维束中；涂覆纤维束的周边表面，这些纤维束用可发泡树脂进行热固化，而其中的热塑可发泡树脂可溶于用于支撑所述光纤的涂覆层；和通过热，使涂覆的可发泡树脂发泡，并且其中，通过使可发泡树脂发泡，在所述棒的整个周边表面上任意地且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
23.一种制造光缆的抗张构件的方法，其中抗张构件由一个主要由纤维增强塑料组成的棒构成，该棒用支撑光纤的涂层涂覆并与涂层接合，该方法包括步骤浸泡连续注入热固树脂的纤维束；加热并热固化所述可热固的树脂，这些树脂已被浸入纤维束中；涂覆纤维束的周边表面，这些纤维束已用可热固化树脂热固；加热和热固所述涂覆的构成涂层的热固树脂；和利用机械的方法形成带有细小凹陷和突起的热固树脂，并且其中，通过采用所述的机械方法，在所述棒的整个周边表面上任意地且均匀地分布产生细小的凹陷和突起。
全文摘要
一种用于光缆的抗张构件,其包括一个主要由纤维增强塑料制成的棒(10),一个结合在棒(10)上支撑光缆(4)的包层(2),在其周边表面有细小不规则的分布。此抗张构件可用作光缆的芯材。抗张构件由包括下列步骤的方法制作:连续地用热固树脂浸泡纤维束(17),把具有不规则分布的细小凹陷和突起的带状物(19)缠绕到被热固树脂浸泡的纤维束上,将缠绕着带状物的纤维束加热固化,从被加热固化的纤维束表面剥离带状物。当连续地重复这些步骤时,细小的不规则物可以任意地且均匀地分布在棒的外周边表面。
文档编号G02B6/44GK1178012SQ96192469
公开日1998年4月1日 申请日期1996年4月15日 优先权日1996年4月15日
发明者菊池雅男, 外冈学, 住谷明, 秋元治人, 小泽延行 申请人:株式会社小松制作所, 小松化成株式会社